Наскоро гигантът на фотониката в САЩСъгласувани японската Faraday 1867 Holdings подписаха писмо за намерения (LOI) с цел увеличаване на производството нависокотемпературна свръхпроводимост(HTS) ленти за широко използване при широкомащабно разгръщане на термоядрени реактори, както и за подпомагане на прехода към зелена енергия. Ексимерните лазери на Coherent в Това сътрудничество обещава по-широки приложения.
През последното десетилетие бързо развиващата се перспектива за енергия без въглерод доведе до напредък в устройствата за токамак, като същевременно стимулира повишеното търсене на високотемпературни свръхпроводящи магнитни ленти. Високотемпературните свръхпроводящи магнитни ленти, ключова технология в производството на ултра-силни електромагнити, имат своето основно приложение в термоядрени реактори с магнитно задържане за ограничаване и контрол на плазмата. Трябва да се отбележи, че Faraday Factory Japan LLC, японско дъщерно дружество на Faraday 1867 Holdings, се превърна във водещ световен производител на високотемпературни свръхпроводящи (HTS) магнитни ленти.
Ексимерният лазер LEAP на Coherent, индустриален стандартен продукт за импулсно лазерно отлагане, даде голям тласък на производствения процес на високотемпературни свръхпроводящи ленти.
Магнитните полета действат, за да ограничават и контролират заредената плазма в устройство токамак, според Tokamak Energy, британска стартираща компания за синтез. Тези силни магнитни полета позволяват на плазмата да се нагрява до температури над 100 милиона градуса по Целзий - прагът, необходим за превръщането на термоядрения синтез в търговски жизнеспособен източник на енергия. След това мощните магнити в сферичен токамак позволяват по-компактно задържане, увеличаване на плътността и мощността на плазмата, като същевременно се избягва скъпата нужда от охлаждане с течен хелий.
Мощни магнитни полета могат да бъдат генерирани чрез преминаване на високи токове около масив от електромагнитни намотки, които обграждат плазмата. Магнитите са навити с това, което Tokamak Energy нарича "революционна" високотемпературна свръхпроводяща магнитна лента.
Боравене с функционални покрития
Faraday Factory Japan LLC, дъщерно дружество на Faraday 1867 Holdings, произвежда високотемпературни свръхпроводящи ленти от 2012 г. Гореспоменатото писмо за намерение се отнася до стратегията на японската фабрика да отговори на глобалното търсене на HTS ленти и Coherent казва, че търсенето на такива лентите се очаква да нараснат десетократно между сега и 2027 г.
Японската компания използва отлагане с помощта на йонен лъч (IBAD), импулсно лазерно отлагане (PLD), разпръскване със сребърен магнетрон и медно електрохимично покритие, които изискват няколко производствени стъпки, за да направят такива ленти. От тях базираното на ексимер импулсно лазерно отлагане (PLD) е единственият доказан метод за масово производство за създаване на филми от редкоземен бариев меден оксид (REBCO) с качествата, необходими за многослойни HTS ленти.
Импулсното лазерно отлагане (PLD) е мощен инструмент за производство на висококачествени функционални покрития", описва Faraday Plant на своя уебсайт. Процесът на отлагане се генерира от поток от лазерни лъчи, удрящи цел върху метална лента с буферен слой на високо температури. HTS съединенията са сложни оксидни материали и методът PLD играе важна роля в производството на високотемпературни свръхпроводящи слоеве със строго контролиран състав, дебелина и микроструктура."
Твърди се, че писмото за намерения, подписано с Coherent, очертава стратегия за увеличаване на възможностите за производство на високотемпературни свръхпроводници с помощта на лазера "LEAP" на компанията.
Ексимерните лазери LEAP на Coherent са индустриален стандарт за програмируеми логически устройства за използване при производството на HTS ленти, каза Coherent. при 193 nm, 248 nm и 308 nm, съответно, и доставящи изходни мощности до 300 W. Те вече се използват в редица индустриални приложения, като лазерни повдигачи за производството на органични LED и MicroLED дисплеи.
Отвъд Fusion
Kai Schmidt, старши вицепрезидент на Excimer Laser Business Unit на Coherent, каза: „Знаем, че страните, участващи в надпреварата за енергия от термоядрен синтез, работят усилено, за да ускорят веригата за доставки на високотемпературни свръхпроводящи ленти, нарастваща с хиляди километри годишно, в за да продължим да напредваме с бързи темпове на термоядрената технология."
От своя страна Сергей Лий, представителен директор на съоръжението на Faraday в Япония, добави: „Ние работим с Faraday 1867 повече от десетилетие и нашите лазери са нетърпеливи да играят важна роля във фазата на нарастване на производството на HTS ленти Областите на приложение на HTS лентите не се ограничават до термоядрени реактори- -Те включват пренос на енергия без загуби, авиация с нулеви въглеродни емисии и контейнеровозни кораби, системи за ЯМР без хелий, усъвършенствани системи за задвижване на космически кораби и др. Тези приложения са движещи двуцифрен годишен ръст на пазара на HTS ленти, така че неотложността на инвестирането в производствените мощности на HTS ленти е ясна."
HTS лентата е една от ключовите технологии за реализиране на термоядрени реактори с магнитно задържане като токамаци. Конструкциите на токамак са по-прости, по-компактни и по-евтини за работа от предишните технологии. HTS лентите могат да работят при температури в диапазона десетки келвини, елиминирайки необходимостта от скъпи охладителни системи, базирани на неустойчива технология с течен хелий. Очаква се термоядрените реактори с магнитно задържане в крайна сметка да могат да генерират гигавати безвъглеродна електроенергия с нетна печалба от повече от 10 процента и по този начин може да играят важна роля в глобалния преход към зелена енергия.
